嫦娥六号首次实现了人类在月球背面“挖土”的壮举。然而，对于着陆器至关重要的激光测距、测速，三维成像敏感器，以及负责辅助地质勘探的成像光谱仪载荷的设计师们来说，这样的场景早已经不是第一次遇到。
“从嫦娥三号到嫦娥五号，我们的这些载荷经过了一次次考验，也得到了不断的完善。”中国科学院上海技物所月球与深空探测系列载荷指挥舒嵘研究员介绍说，“此次嫦娥六号任务使用的载荷要么是6年前研制的，要么是只用3个月就完成研制的，都正常顺利地完成了任务。”
在一次次的航天征程中，上海技物所的这支航天载荷研制团队的创新实力不断夯实，科技自信心日益增强。这也让人们对于中国未来继续开展嫦娥、天问等深空航天任务，充满了信心与期待。
与月球正面相比，月球背面承受了更多的“太空之吻”——被各种小天体撞击出坑坑洼洼的表面。要让嫦娥六号着陆器能顺利软着陆在月球背面一块平坦的场地，离不开上海技物所研制的激光测距敏感器、激光测速敏感器和激光三维成像敏感器“着陆三剑客”的接力协作。
顾名思义，激光测距敏感器和激光测速敏感器在探测器着陆月面期间，分别承担着提供距离和速度信息的任务。据嫦娥六号激光测距敏感器副主任设计师程鹏飞副研究员介绍，该载荷主要是为着陆器导航分系统提供从动力下降段至软着陆段的高精度测距数据。激光测距敏感器在着陆器距离月面15公里时开始工作，向月面发射激光光脉冲，通过测量月面回波脉冲信号与激光发射脉冲信号的时间间隔，由此获得着陆器相对于月面的距离。
激光测速敏感器的开机时间要晚一些。嫦娥六号激光测速敏感器副主任设计师胡恒副研究员介绍，在着陆器距离月表3公里激光测速敏感器开始工作，工作时可以不断获取3个方向激光发射波束与月表之间的速度数据，并将速度数据传输给探测器导航分系统，辅助着上组合体月面软着陆。
当探测器下降到距离月面100米时会进入悬停状态，此时激光三维成像敏感器开始工作，它需要在0.25秒内以5厘米的精度扫描50米×50米的正方形区域，并形成激光点云达到20万点的高精度三维图像，以帮助探测器自主判断落地区域是否存在障碍物。“在悬停的过程中，仅有三次做出判断的机会。”激光三维成像敏感器主管设计师李铭研究员说，“激光三维成像敏感器要做到又快又准，才能让着陆器导航分系统利用三维激光图像选取安全着陆点进行软着陆。”
在嫦娥六号探测器顺利登陆月背之后，只有约48小时的月面工作时间。“月球矿物光谱分析仪是在探测器收集表面月壤时工作的，它需要在‘挖土’前和‘挖土’后，分别对月壤光谱特征信息进行记录。”嫦娥六号月球矿物光谱分析仪副主任设计师徐睿副研究员说，“首先记录月壤在未表取时最初始的形貌与光谱特征，作为科学家们分析月壤成分与地质背景的依据；其次是‘挖土’前后，看看暴露出来的新鲜月壤与表面高度风化的月壤有什么区别。”
据介绍，月球矿物光谱分析仪采用的原位光谱探测技术，是从嫦娥三号一路发展过来的，处于国际先进水平，为破解与揭示月球起源与演化等科学难题提供了独特的新视角。
在短暂的工作窗口期，月球矿物光谱分析仪对月表采样区全视场多光谱扫描以及采样点的高光谱精细勘测，分析了采样区的矿物组成分布，尤其关注月壤中是否含有月球水的存在。
据介绍，月球矿物光谱分析仪集成的多通道的声光调制光谱仪，与轻型二维指向机构组合，可实现对采样点定向的精细探测，以及对月表采样区全视场多光谱扫描的覆盖勘测。仪器特别针对嫦娥六号月球背面落月地区的矿物分布特点，携手科学团队优化了多光谱扫描的光谱设置，可更好地适应月球背面采样区的科学探测。
让人意想不到的是，开创人类月背“挖土”先河的嫦娥六号，其实只是嫦娥五号的备份星。“月球矿物光谱分析仪、激光三维成像敏感器、激光测距敏感器都是在6年前研制的，我们仅仅根据月背的环境对载荷进行了相应调整。这样长的保存周期，在航天历史中都是难得一见的。所幸只有激光测速敏感器因为一个参数有下降趋势，为了确保万无一失，才重新研制。”舒嵘笑言，此次航天任务没有研制新载荷的那种压力，“只是测试工作更多了”。
据介绍，这4台设备在6年里被保存在恒温恒湿恒压的环境中，每半年都需要进行复测，对比性能指标是否发生变化。“尤其是激光三维成像敏感器的运动部件，需要检测机械性能、电控性能是否退化，光学镀膜是否老化，还有各种内部芯片是否有变化。”李铭说，幸运的是，经历了6年岁月，设备依然如新。
与嫦娥五号在月面“挖土”相同，在月背“挖土”的探测器同样会感受到更为炽热的太阳“温暖”。“此次‘挖土’的48小时，相当于地球早上9点到12点左右。”徐睿说，尽管有控温系统的保护，但打开了镜头的月球矿物光谱分析仪依然会从开始时的室温逐步攀升到70多摄氏度。对此，研究团队对于不同时间工作温度，通过试验定标加数据处理优化进行了一致性修正，确保“月壤鹰眼”依旧“眼光犀利”。
激光测速敏感器在日常检测中发现一个参数有下降趋势，在接到“为保万无一失，重新研制”的指令后，研究团队加班加点，仅仅用了3个月就完成了正样的研制。“在嫦娥五号时，我们还去新疆做了外场飞行试验。嫦娥六号已经没有时间进行类似实验。”舒嵘说，“通过对比测试试验，我们非常有信心新研产品可以完成任务。”
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